JPH10156758A - 手持ち工具 - Google Patents

手持ち工具

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JPH10156758A
JPH10156758A JP9308831A JP30883197A JPH10156758A JP H10156758 A JPH10156758 A JP H10156758A JP 9308831 A JP9308831 A JP 9308831A JP 30883197 A JP30883197 A JP 30883197A JP H10156758 A JPH10156758 A JP H10156758A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロック時に使用者にとって許容しがたい手
持ち工具の転向を阻止する安全装置を具えた手持ち工具
を提案することにある。 【解決手段】 ドリル工具等の電動式手持ち工具（１）
は、ハウジング（２）から突出し、駆動モータ（８）か
らの回転運動を工具（７）へ伝達する回転スピンドル
（６）と、工具（７）の突発的なブロックに際して回転
スピンドル（６）の軸線（Ａ）を中心とするハウジング
（２）の転向を阻止する安全装置（11）とを具える。安
全装置（11）は工具（７）のブロックに対して検知装置
（12）を介して作動可能とする。回転スピンドル（６）
のための駆動経路（９）には過負荷すべりクラッチ（1
0）を介挿する。安全装置（11）は、過負荷すべりクラ
ッチ（10）に対して直列に接続し、過負荷すべりクラッ
チ（10）と回転スピンドル（６）との間で駆動経路
（９）に配置する。作動時に、安全装置（11）はハウジ
ング（２）と回転スピンドル側の駆動経路（９）とを回
転可能として互いに連結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、ドリル工具等の電動手持ち工具
に関し、特に、ハウジングから突出し、駆動モータから
の回転運動を工具へ伝達する回転スピンドルと、工具の
かじり付きや焼付き等の突発的なブロックに際して回転
スピンドルの軸線を中心とするハウジングの転向を阻止
する安全装置とを具え、安全装置は工具のブロックに対
して検知装置を介して作動可能とする手持ち工具に関す
るものである。
【０００２】
【背景技術】上述の構成を有するドリル工具又は切断グ
ラインダ等の手持ち工具は特に職工による手作業で使用
されるが、家庭工作用としても普及してきた。手持ち工
具の作動中には、機器の回転スピンドルに保持した工具
が、使用者の誤操作又は、例えば、鉄筋コンクリートの
作孔における超硬部分の命中により、挟まって動かなく
なる恐れがある。回転スピンドルの突然のブロックによ
り、大きな反動トルクが生じるため、ハウジングは回転
スピンドルの軸線を中心として転向する。通常、使用者
はそのような反応を予期しておらず、機器の転向に驚か
される。その結果、機器は使用者の手から離れたり、例
えば、足場や梯子のような不安定な状態で作業する使用
者がバランスを崩し、危険な状況に陥ることもある。
【０００３】そのような状況を回避するため、これまで
に様々な措置が提案されてきた。その際、慣性質量原理
が応用され、機器の転向時にはハウジングとブロックし
た工具との間に回転可能とする連結が確実となる。その
ような解決法の一例がドイツ連邦共和国特許第 43 00 0
21号明細書に記載されている。特に、 そこで開示された
手持ち工具の場合、 回転スピンドルの形状結合ブロック
に係るハウジングと結合した機械的な鎖錠が提案され、
該鎖錠は手持ち工具が突然転向すると慣性質量を介して
作動する。慣性質量の原理に基づく安全装置は、 ハウジ
ングが不意に旋回して初めて作動する。したがって、 純
粋に機械的に作用する安全装置を具える手持ち工具の場
合、 相変わらず比較的大きな転向角度となる可能性があ
る。
【０００４】ヨーロッパ欧州特許第 0 486 843号明細書
に記載された手持ち工具においては、回転スピンドルの
ための駆動経路にスリング弾性クラッチが介挿されてい
る。この手持ち工具は、工具ブロックの検知装置と協働
する安全装置を有する。安全装置に使用されるばねクラ
ッチは、ブロックを検知すると電気的に作動し、制動ば
ねを介してハウジングの駆動軸を中心とする回転を阻止
する。この既知の手持ち工具における安全装置は、比較
的遅く反応する慣性質量を介して作動するものではな
い。ブロックを検知すると同時に電気信号が発生し、該
電気信号に基づいて電磁ブレーキを構成する電磁コイル
が通電する。電磁ブレーキは開閉ハウジングと協働し、
該開閉ハウジングはばねクラッチを収縮させると共に、
駆動軸とハウジングとを回転可能として連結させる。こ
の提案に係る安全装置は比較的コストの嵩む構造を有
し、回転スピンドルの駆動経路にばねクラッチを装備し
た手持ち工具の専用品として設計されている。ばねは、
通常の作動状態において、駆動軸から離間して配置す
る。ブロック時には、先ず、その間隔を克服し、ハウジ
ングと駆動軸とを相対回転可能に連結しなければならな
い。そのため、安全装置の応答には若干の遅延が生じ、
使用者にとって許容しがたい手持ち工具の転向に達する
恐れがある。
【０００５】
【発明の開示】本発明の課題は、ブロック時に使用者に
とって許容しがたい手持ち工具の転向を阻止する安全装
置を具えた手持ち工具を提案することにある。安全装置
は極めて速い応答特性を有すると共に、簡単な構造でな
ければならない。特に、手持ち工具は安全装置を具え、
該安全装置はブロックを早期に認識する検知装置と結合
して使用可能とし、この検知装置を介して作動しうるも
のとする。さらに、 駆動モータは工具のブロック時に保
護されねばならない。加えて、手持ち工具は、空間的条
件により小さい旋回角度の限定された転向しか可能でな
い場合でも、例えば、手持ち工具が壁に接する場合のコ
ーナーにおけるドリル作業でも使用者に十分な安全性を
確保しなければならない。
【０００６】この課題を解決するために、本発明による
電動手持ち工具は、ハウジングから突出し、駆動モータ
からの回転運動を工具へ伝達する回転スピンドルと、工
具の突発的なブロックに際して回転スピンドルの軸線を
中心とするハウジングの転向を阻止する安全装置とを具
える。安全装置は工具のブロックに対して検知装置を介
して作動可能とする。回転スピンドルのための駆動経路
には、 過負荷すべりクラッチを具える。安全装置は、過
負荷すべりクラッチと回転スピンドルとの間における駆
動経路中で過負荷すべりクラッチに対して直列に配置
し、作動時にはハウジングと回転スピンドル側の駆動経
路とを回転可能として互いに連結する。
【０００７】本発明による安全装置は、回転スピンドル
側の駆動経路で過負荷すべりクラッチの後、回転スピン
ドルの前方に配置する。この配置により、駆動経路の領
域では、ギアに準ずる変速比に基づき比較的小さな回転
モーメントしか生じないことが有利であり、この回転モ
ーメントは回転スピンドルのブロック時に安全装置によ
って吸収され、抑制されねばならない。安全装置は、サ
イズが比較的小さい駆動経路の領域に配置する。その結
果、安全装置についても克服すべき比較的短いストロー
クが実現され、工具ブロックの検知に際してハウジング
と回転スピンドル側の駆動経路とを相対回転可能に連結
する。過負荷すべりクラッチは、一方では工具ブロック
時に駆動モータを保護するものであり、他方では回転ス
ピンドルのための駆動経路に過負荷すべりクラッチを配
置することにより、例えば、空間的条件から手持ち工具
がブロック時に転向不能となると共に、回転加速度の測
定から幾度もブロックを確定する検知装置が応答しない
場合、使用者を補完的に保護することができる。この場
合、安全装置は制御信号を受けないために作動しない。
その代わりに、特定のトルク値において過負荷すべりク
ラッチが応答し、駆動モータと回転スピンドルとの間で
駆動経路を分離する。
【０００８】使用者の安全を最大限に確保すると共に、
工具のブロックに際する安全装置の確実な応答を可能と
するために、 安全装置は電気機械的に作動することが有
利である。
【０００９】安全装置は、ばね負荷を受けた押し出し素
子を有し、該押し出し素子は手持ち工具の作動停止時に
ハウジングと駆動経路とを回転可能として互いに連結す
る。したがって、回転スピンドルのための回転駆動を突
発的に欠落させる手持ち工具の故障に際し、安全装置は
確実に作動する。
【００１０】本発明の有利な実施例において、ばね負荷
を受ける押し出し素子は磁気コイルの磁場中に配置し、
該磁気コイルは作動中に通電する一方、ブロックが検知
されると電源が遮断されて安全装置が作動可能となる。
この場合、安全装置の作動は、磁気コイルの通電に要す
る回路の自動的な作動に低減される。その際、磁場でば
ね力に抗して抑制された押し出し素子が自動的に解除さ
れ、ハウジングと回転スピンドル側の駆動経路との回転
可能な連結を働かせる。電源が遮断された状態でも選択
された構成配置では自動的に安全装置が作動する。
【００１１】本発明による手持ち工具の一実施例におい
て、ハウジングと駆動経路との間に安全装置を、形状結
合を実現しうるように形成する。そのために、安全装置
は作動時に互いに形状結合して協働する少なくとも二個
の閉鎖素子を有する。一方の閉鎖素子はハウジングと、
他方の閉鎖素子は駆動経路と結合する。ギアに類似した
変速比のために、形状結合して協働する閉鎖素子によっ
て受けるトルクは比較的小さい。したがって、閉鎖素子
の比較的簡単な設計が可能であり、安全装置の応答速度
に対応することができる。例えば、押し出し素子は、一
方の閉鎖素子を形成する。この閉鎖素子は、工具のブロ
ック時に回転スピンドル側の駆動経路における波形部材
の歯に噛み合うと共にハウジングと回転スピンドル側の
駆動経路とを連結する。その際、駆動モータの過負荷は
過負荷すべりクラッチによって回避される。
【００１２】本発明による手持ち工具の別の実施例にお
いて、ハウジングと駆動経路との間に安全装置を、摩擦
結合を実現しうるように形成する。安全装置は少なくと
も一個の制御シューを具えることが有利であり、該制御
シューはハウジングに付属すると共に工具のブロック時
には回転スピンドル側の駆動経路の軸と摩擦結合して協
働する。摩擦結合に基づく安全装置の応答特性は、基本
的にばね力に依存する。このばね力により、制御シュー
を配置したことが有利な押し出し素子は、制動すべき軸
の方向で予めばね負荷される。本発明による手持ち工具
の上記実施例においては、押し出し素子の引張力を用途
に応じて変化させることができる。制動シューは交換可
能であることが有利である。適切な摩擦特性を有する制
動シューを選択することにより、安全装置の応答特性に
影響を与えることができる。
【００１３】本発明の有利な実施例において、 制動シュ
ーの摩擦面の曲率は、 制動すべき軸の表面曲率に一致さ
せる。その結果、 安全装置の作動時には制動シューの制
動面と軸の表面との間に面接触が生じ、 摩擦力が高ま
る。
【００１４】
【最良の実施形態】以下、本発明を図示実施例について
一層具体的に詳述する。
【００１５】図１は、本発明による手持ち工具１の全体
を示す構成図である。例示した手持ち工具１はドリル工
具である。上述の構成を有するドリル工具は、通常、作
動中に軸線方向の衝撃を工具に加える衝撃機構を有す
る。図１の構成図では、理解を容易とするために衝撃機
構の図示を省略する。手持ち工具は、通常、プラスチッ
ク製のハウジング２を有し、ハウジング２にはグリップ
部材３を固定する。接続ケーブル５を介して手持ち工具
にエネルギーを供給される。グリップ部材に具えたスイ
ッチ４は、手持ち工具１の作動を開始するものである。
ハウジング２内に回転スピンドル６を配置し、この回転
スピンドル６はグリップ部材３に対向する側でハウジン
グ２から突出すると共に、例えば、ドリル工具等の回転
スピンドル６によって駆動可能な工具７を受けるもので
ある。回転スピンドル６は、駆動経路９およびギアを介
して駆動モータ８と結合する。駆動経路９は、駆動モー
タ８の回転運動を工具７付きの回転スピンドル６へ伝達
することに供する。軸線Ａを中心とする回転スピンドル
の回転は、図１に双方向矢印として示した。これは、多
くの手持ち工具において、回転スピンドル６の右回りま
たは左回りが選択可能であることを意味している。
【００１６】使用者が工具ブロックによる危険な状態を
適時に把握するために、手持ち工具は検知装置12を具え
る。検知装置12は、 回転スピンドル６の回転軸線Ａを中
心とする手持ち工具１の転向を検知するセンサを具え
る。捕捉した測定値をデジタル化すると共に、例えば、
記憶回路および演算回路を具えるマイクロプロセッサよ
りなる評価システム13に測定値を転送する。評価システ
ム13では測定値を、 回転加速度、 回転速度、 転向角度の
ような回転運動を特徴付ける固有値に変換する。これら
の固有値から、 所定の判断基準に従って予測される使用
者の危険度を判定し、例えば予測される転向角度または
事故確率を決定する。評価システム13で決定した値は比
較ユニット14に送られる。比較ユニットは、 特に予め設
定可能なしきい値を超えると信号を発する。この信号は
駆動モータ８に送られ、使用者の過大な危険度が認識さ
れると駆動モータを自動的に停止する。他方、比較ユニ
ットから発生した信号が回転スピンドル６のための駆動
経路９に配置した安全装置11を作動させる。したがっ
て、 安全装置11は検知装置12と協働し、 センサで捕捉さ
れ、 評価システム13で処理された測定値に依存して作動
する。安全装置11により、 回転スピンドル６の回転軸線
Ａを中心とするハウジング２の転向運動は抑制され、ハ
ウジング２と工具７によってブロックされた回転スピン
ドル６とは回転可能として相互に連結する。
【００１７】安全装置11は、 駆動経路９に具えた過負荷
すべりクラッチ10と回転スピンドル６との間に配置す
る。検知装置12を介して自動的に作動可能な安全装置11
と、回転スピンドル６のための駆動経路９に設けた過負
荷すべりクラッチ10とを直列に配置することにより、使
用者を可能な限り保護すると共に、大きな反動トルクに
驚愕する恐れのある危険状態を回避することができる。
検知装置12、評価システム13、比較ユニット14、駆動モ
ータ８および安全装置11は信号導線15, 16, 17,18を介
して相互に結合する。
【００１８】図２は、手持ち工具１を部分的に破断して
示している。特に、軸線方向の衝撃機構を具えるハンマ
ードリルの場合、工具ホルダ71に装着した作動中のドリ
ル工具７に軸線方向の衝撃を与える。工具ホルダ71は、
回転スピンドル６の軸線方向延長部に配置すると共に、
回転可能として回転スピンドルと結合する。回転スピン
ドル６は駆動モータ８のギア９を介して作動する。その
ために、モータ軸81の歯は過負荷すべりクラッチ10の歯
と噛合する。その末端動力側の部分は回転可能としてシ
ャフト92と結合し、 該シャフトをハウジング２に付属す
る支持板19に設け、 支持板19によりベベルギア91を支持
する。ベベルギア91は、 回転スピンドル６と回転可能と
して結合した歯車61の歯に噛合し、 シャフト92の回転運
動を回転スピンドル６に伝達する。
【００１９】モータ軸81は、衝撃機構の直立する駆動シ
ャフト20も駆動する。タップ21は、シャフト20の端面か
ら偏心的に突出し、 中空の回転スピンドル６を通過する
衝撃機構の励起ピストン22と結合する。励起ピストン22
を偏心的にシャフト20に固定することにより、 駆動シャ
フト20の回転は回転スピンドル６の内部における励起ピ
ストン22の往復運動に転換する。励起ピストン22はフリ
ーピストン23と協働し、該フリーピストンも回転スピン
ドル６で軸線方向に変位可能である。励起ピストン22と
フリーピストン23との間に配置したエアークッションに
より、 両ピストンの衝突を回避する。作動中のフリーピ
ストン23はデッパー素子24に突き当たり、 該デッパー素
子は工具ホルダ71に突出すると共に、 軸線方向の衝撃を
工具７に伝達する。
【００２０】工具７のブロック時に手持ち工具１のハウ
ジング２が突発的に転向することを回避するため、過負
荷すべりクラッチ10と回転スピンドル６との間で回転ス
ピンドル６のための駆動経路９に安全装置11を配置す
る。図３に示すように、安全装置11は押し出し素子110
を有し、 該押し出し素子は、 ばね111 によって軸92に具
えるブレーキ歯93の方向に予め付勢される。ばね負荷さ
れた押し出し素子110 は、 磁気コイル112 に案内され、
軸線方向に変位可能である。磁気コイル112 はハウジン
グ２に付属する支持板19に保持する。
【００２１】通常、ばね負荷された押し出し素子110
は、 磁気コイル112 の磁場によって、軸のブレーキ歯93
から離間して保持する。ブロックが検知され、 安全装置
11が作動すると、 磁気コイル112 は信号によって電流が
遮断される。その結果、 ばね111 によって押し出し素子
110 は軸92のブレーキ歯93に抗して変位し、 前端は歯の
間に係合する。このようにして、ハウジング２と軸92と
は形状結合により回転可能として互いに連結する。工具
７がブロックされると、回転スピンドル６もブロックさ
れる。その結果、軸92に対して回転可能に結合したベベ
ルギア91もブロックされる。したがって、 ブロック時に
はハウジング２とブロックされた工具７との間に相対回
転可能な結合が実現し、ハウジング２は転向不能とな
る。ブロックの場合、手持ち工具１の全体質量が回転可
能として工具７に連結すると、工具７は再び引き離すこ
とが可能となり、ドリル工程を中断なしに継続すること
ができる。
【００２２】図４に示す手持ち工具１は、他の実施例に
よる安全装置11を具える。図示実施例における安全装置
11も、 ばね111 により軸92に抗して予め付勢された押し
出し素子110 を有し、 該押し出し素子は磁気コイル112
の磁場で軸線方向に変位可能である。軸92の表面に対向
する端部では、 押し出し素子110 が制動シュー113 を具
え、 該制動シューはブレーキライニングを有する。正常
な作動状態では、押し出し素子は磁気コイル112 の磁場
により、軸92から離間して保持される。ブロックの可能
性が検知されると、磁気コイル112 の電流回路を閉じる
信号が生ずる。それにより、磁気コイル112 の磁場は崩
壊し、制動シュー113 を具える押し出し素子110 は軸92
の表面に対して押圧される。制動シュー113 のブレーキ
ライニングは高い表面摩擦係数を有し、 ハウジング２は
摩擦結合によってブロックした軸92と連結する。制動シ
ュー113 は軸92の曲率に適合することが有利である。制
動シュー113 及びそのブレーキライニングを交換可能と
して押し出し素子110 に配置する。
【００２３】安全装置11は、 駆動モータ８と協働する検
知装置12を介して作動する。安全装置11の作動と同時に
駆動モータ８も停止する。駆動モータ８の残留モーメン
トは過負荷すべりクラッチ10によって吸収され、 該過負
荷すべりクラッチは駆動経路９を駆動モータ８から分離
する。手持ち工具１の使用を再開し、工具７を緩める
と、当初の状態が回復すると共に、ハウジング２と軸92
との回転可能とする連結は磁気コイル112 の通電によっ
て解消される。その結果、 手持ち工具１は工具７が蓋然
的にさらにブロックされるケースに備え、使用者を最大
限に保護する用意をする。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による手持ち工具の一例とし
て、ドリル工具を示す構成図である。
【図２】図２は、第一実施例による安全装置を具える手
持ち工具を部分的に破断して示す全体図である。
【図３】図３は、図２に示した安全装置を III−III 線
に沿って破断して示す断面図である。
【図４】図４は、第二実施例による安全装置を具える手
持ち工具を部分的に破断して示す全体図である。
【符号の説明】
１ 手持ち工具 ２ ハウジング ６ 回転スピンドル ７ 工具 ８ 駆動モータ ９ 駆動経路 10 過負荷すべりクラッチ 11 安全装置 12 検知装置 91 回転軸 110 押し出し素子 111 ばね素子 112 磁気コイル 113 制動シュー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ドリル工具等の電動手持ち工具であっ
    て、ハウジング（２）から突出し、駆動モータ（８）か
    らの回転運動を工具（７）へ伝達する回転スピンドル
    （６）と、工具（７）の突発的なブロックに際して回転
    スピンドル（６）の軸線（Ａ）を中心とするハウジング
    （２）の転向を阻止する安全装置（11）とを具え、安全
    装置（11）は工具（７）のブロックに対して検知装置
    （12）を介して作動可能とするものにおいて、回転スピ
    ンドル（６）のための駆動経路（９）に過負荷すべりク
    ラッチ（10）を介挿し、過負荷すべりクラッチ（10）と
    回転スピンドル（６）との間に安全装置（11）を過負荷
    すべりクラッチ（10）に対して直列に配置すると共に、
    作動時にはハウジング（２）と回転スピンドル側の駆動
    経路（９）とを回転可能として互いに連結することを特
    徴とする手持ち工具。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の手持ち工具において、ブ
    ロックが検知されると安全装置（11）は電気機械的に作
    動可能としたことを特徴とする手持ち工具。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の手持ち工具において、安
    全装置（11）は、ばね負荷を受けた押し出し素子(110)
    を有し、該押し出し素子は、手持ち工具（１）の電源が
    遮断されると、ハウジング（２）と回転スピンドル
    （６）のための駆動経路（９）との間で回転可能として
    互いに連結することを特徴とする手持ち工具。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の手持ち工具において、ば
    ね負荷を受けた押し出し素子(110) は磁気コイル(112)
    の磁場中に配置し、前記磁気コイルは作動中に通電する
    と共にブロックが検知されると電流を遮断して安全装置
    （11）を作動可能としたことを特徴とする手持ち工具。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の手
    持ち工具において、安全装置（11）はハウジング（２）
    と駆動経路（９）との間に形状結合を実現するために形
    成すると共に、作動時に互いに形状結合して協働する少
    なくとも二個の閉鎖素子（110, 93)を有し、一方の閉鎖
    素子はハウジング（２）と結合し、他方の閉鎖素子は駆
    動経路（９）に属することを特徴とする手持ち工具。
  6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の手
    持ち工具において、安全装置（11）はハウジング（２）
    と駆動経路（９）との間に摩擦結合を実現するよう形成
    すると共に少なくとも一個の交換可能な制動シュー(11
    3) を有し、該制動シューはハウジング（２）に属する
    と共にブロック時には駆動経路（９）の回転軸（91）と
    協働することを特徴とする手持ち工具。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の手持ち工具において、制
    動シュー(113) は曲率した摩擦面を有し、該摩擦面の曲
    率は軸（91）の表面の曲率に一致することを特徴とする
    手持ち工具。
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